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每年3月14日为国际数学日
第一个节日
2020.3.14
宣布组织
联合国教科文组织
祖冲之
第一个算出圆周率为3.14159265
2019年11月26日，联合国教科文组织宣布将每年的3月14日定为国际数学日，之所以定在3月14日是因为“3.14”是与圆周率数值最接近的数字，国际上很多人亲切的称“π日（Pi Day）”。
祖冲之，是第一个将圆周率（ π ）值精确到小数点第七位的数学家，足足比欧洲早了一千多年。所以有人主张叫他“祖率”（圆周率的祖先）。早在国际数学日确定之前，全球各地的一些著名大学的数学系，在这一天都会举行 Party 庆祝。作为祖冲之的祖国，我们更应该在这一天对他进行怀念。
著名力学家王振东教授在《趣话流体力学》一书中曾发表题为“祖冲之与圆周率日”的文章，今天小编带您重温~
祖冲之与圆周率日
01
祖冲之是中华儿女的骄傲
祖冲之( 429 -500 年 ), 字文远，范阳郡遒县( 今河北省保定市涞水县 )人, 是我国南北朝时期著名数学家、天文学家(图 1)。
图1 1955-08-25 发行的祖冲之纪念邮票
《隋书 · 律历志》有如下记载：“宋末，南徐州从事祖冲之更开密法。以圆径一亿为丈，圆周盈数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽，胸数三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽，正数在盈脑二限之间。密率圆径一百一十三圆周三百五十五。约率，圆径七，周二十二。”
这一记录指出:祖冲之关于圆周率有两大贡献。其一是，求得圆周率:
3.1415926<π<3.1415927
其二是，得到 π 的两个近似分数：约率为22/7；密率为355/113。
德国数学史家康托说:“历史上一个国家所算得的圆周率的准确程度，可以作为衡量这个国家当时数学发展水平的指标。”
超高精度 π 的计算直到今天仍然有重要意义。π 的计算现在可以被人们用来测试或检验超级计算机的各项性能，特别是运算速度与计算过程的稳定性，这对计算机本身的改进至关重要。就在前些年，当英特尔 ( Intel ) 公司要推出奔腾 ( Pentium ) 芯力学片时，正是通过运行 π 的计算发现它有一点小问题，才将这个问题解决的。现在计算 π 的程序，已经成为测试计算机的一个标准的考机程序。
祖冲之不仅是我国历史上杰出的科学家，而且在世界科学发展史上也有崇高的地位。巴黎“发现宫” 科学博物馆的墙壁上著文介绍了祖冲之求得的圆周率。莫斯科大学礼堂的走廊上镶嵌有祖冲之的大理石塑像。为纪念这位伟大的古代科学家，人们将月球背面的一座环形山命名为“祖冲之环形山”；将 1888 号小行星命名为“祖冲之小行星”。
我国历代都有研究天文的官，并且根据研究天文的结果来制定历法。到了宋朝的时候，历法已经有很大进步，但是祖冲之认为还不够精确。他根据自己长期观察的结果，创制出一部新的历法，叫做“大明历”(“大明”是宋孝武帝的年号 )。这种历法测定的每一回归年 ( 两年冬至点之间的时间 ) 的天数，跟现代科学测定的相差只有 50 s；测定月亮环行一周的天数，与现代科学测定的相差不到 1 s，可见它的精确程度了。
祖冲之在科学发明上也是个多面手，他造过一种指南车，随便车子怎样转弯，车上的铜人总是指着南方；他又造过“千里船”新亭江 ( 在今南京市西南 ) 上试航过，一天可以航行一百多里。他还利用水力转动石磨，春米碾谷子，叫做”水碓磨”。他又设计制造过计时仪器漏壶和欹器。
祖冲之是中华儿女的骄傲。
02
祖冲之留下的数学之谜
在圆周率近似值的计算方面，古希腊起先是走在中国前面的。公元前5世纪，当希腊数学家算得圆周率为 3.141 6 时，中国还停留在“周三径一”的古率阶段,并一直沿用到汉代。西汉刘歆算得 3.141 547 或 3.141 66，有效数字为 3.1。刘徽在注释《九章算术》( 264 年 ) 时用圆内接正多边形求得 π 的近似值 3.141 59，也得出精确到两位小数的 π 值，算出圆周率为 3.14。他的方法被后人称为割圆术，他用割圆术一直算到圆内接正 192 边形。
但是祖冲之不满足于刘徽这个成果，他进一步算出了圆周率大于 3.141 592 6 小于 3.141 592 7 的结果，并得到两个近似表达圆周率的分数，一个是 22/7，一个是 355/113。祖冲之曾写过一本数学著作《缀术》，记录了他对圆周率的研究和成果。但当时”学官莫能究其深奥,是故废而不理”，以致后来失传。
很多人都知道用密率 355/113 表示 π 的近似值，是一项了不起的贡献。密率 355/113 传到了日本后，1913 年日本数学史家三上一夫建议将祖冲之圆周率的密率数值命名为“祖率”，得到一致赞同。祖冲之对圆周率的求索，超过了世界水平整整 1 000 年! 直到 16 世纪德国人 V · 奥托和荷兰人 A · 安托尼斯才发现了圆周率的密率 355/113。但是“祖率”的妙处，和给今人留下的困惑，不少人却说不出来。
祖率 ( 密率 ) 是圆周率十分精确的近似值，且又很好记，只要将 113 355 一分为二，便是它的分母和分子了。张景中院士在《数学家的眼光一书中指出：它与 π 精确值的误差不超过0.000 000 267。在数学家看来，好的近似分数，既要精确，分母最好又不太大。现今数学上已不难证明，在所有分母不超过 16 500 的分数中，密率 355/113 是当之无愧的冠军。
因为《缀术》失传了，祖冲之究竟是用什么方法将 π 算到小数点后第七位，又是怎样找到既精确又方便的密率的呢？这至今仍是困惑数学家的一个谜。
在中国科协 2008 年 3 月 13 日出版的《科技导报》杂志 26 卷 5 期上，“18个中国公众关注的科技问题” 一文中，已将“祖冲之究竟是怎样计算出圆周率值的?”列为公众关注的未解科学难题之一。
03
建议将3月14日定为祖冲之纪念日
美国麻省理工学院首先倡议将 3 月 14 日 ( 寓意 3.14 ) 定为国际圆周率日 ( National?pi?Day，图2)。1736 年,瑞士数学家欧拉 ( Euler,1707-1783 ) 提倡以希腊字母?π?( 音：pai?) 来表示圆周率。直到现在，π 已成为圆周率的专用符号。在这一天，学生们会彼此祝福“圆周率日快乐!”用熟悉的生日歌旋律唱起 happy pi day to you ! 学院众多对圆周率有兴趣的人聚在一起讨论圆周率问题，吃馅饼 ( 英文 pie,与圆周率英文 pi 同音 ) 以及其他各种以圆周率为主题的食物，举行圆周率背诵比赛，思考圆周率在他们生活中的角色，和没有了圆周率的世界会是怎样。
图2 圆周率日的徽标
全球各地的一些著名大学的数学系，也在 3 月 14 日举行 Party 庆祝 ( 图3 )。在圆周率日当天，加拿大滑铁卢大学还会以供应免费的馅饼来庆祝。而 3 月 14 日恰好又是著名的物理学家爱因斯坦 ( Albert Einstein,1879-1955 ) 的生日。所以他们还会“择时辰”以庆祝圆周率日：选择在下午 1 时 59 分开始庆祝，它代表 3.141 59 ( 准确至六位小数 ) 的圆周率近似值。
图3 2009年4月20日祖冲之诞辰1580年谷歌采用的新 logo
据报道 2009 年 3 月 9 日，美国众议院通过了一项法案，将每年的 3 月 14 日定为美国国家圆周率日。它鼓励学校借此机会向学生讲授 π 的知识，鼓励他们学习数学。美国竞争技术协会主席 Jonathan Zuck 认为它将是改进数学和科学教育的机遇。
非常遗憾地是，在世界许多国家的大学纪念圆周率日的时候，祖冲之的祖国和故乡却缺席了。
华罗庚先生在 1964 年曾说：“祖冲之虽已去世一千四百多年，但他的广泛吸收古人成就而不为其所拘泥、艰苦劳动、勇于创造和敢于坚持真理的精神，仍旧是我们应当学习的榜样。”
为纪念祖冲之这位祖籍河北保定的科学家，在他的故乡河北保定市，河北大学 1986 年 9 月 9 日在图书馆的大门前，建立了祖冲之塑像 ( 图4，河北日报 1986 年 9 月 11 日头版有专门的报导 )。因祖冲之的事迹早已进入了小学教材之中，塑像建成不久，就常有老师带着小学生排队前来瞻仰。
图4 河北大学图书馆前的祖冲之塑像
2010 年是祖冲之逝世 1510 周年的年份，我们应当考虑怎样来纪念曾领先世界圆周率研究千年的祖冲之，建议我国将 3 月 14 日定为祖冲之纪念日。
希望祖冲之的祖国不再缺席纪念圆周率日的活动，起码能看到国内有一些学校，开展了纪念祖冲之和圆周率的活动。
参考文献
[1]张景中.了不起的密率[M]//张景中.数学家的眼光.北京:中国少年儿童出版社,2002:7-12.
[2] 李娜,苏青.18个中国公众关注的科技问题[J]科技导报,2008,26(5):19-25.
[3] 李确，张清.祖冲之塑像在河北大学落成[N].河北日报,1986-09-11(1).
(已刊登于《自然杂志》2010,32(2):116-117.)
